Asenkron Makineler (2/3)

ELEKTRİK MAKİNELERİ – H8 Soru-Cevap – SAÜ | Hazırlayan Dr.Mustafa Turan
Asenkron Makineler (2/3)
1) Asenkron motorun çalışma prensibi nedir?
Yanıt 1: (8. Hafta web sayfası ilk animasyonu dikkatle inceleyiniz)
Statora 120 derecelik aralıklarla konuşlandırılmış 3 faz sargılarına, 3 fazlı alternatif uygulandığında,
statorda döner alan oluşur.
Döner alan, dönme esnasında rotordaki iletkenleri keser ve onlarda gerilim indükler. İndüklenen
gerilimin değeri
Faraday Yasası (hareket gerilimi) gereği statordaki döner alan hızı ile rotor hızı arasındaki fark ile
orantılıdır. Motor çalışmadan en büyük rotor gerilimi yolverme anında (n=0) anında indüklenir.
Statordaki Rotor iletkenleri kısa devre edilmiş olduğundan içerinden akım akar.
Stator tarafından üretilmiş döner manyetik alan içerisinde bulup da içerisinden akım geçen
iletkenlerde
İfadesi gereği kuvvet indüklenir. İletkenlerde indüklenen kuvvet mil eksenine göre moment üretir
(
). Bu moment rotor da dönme oluşturur. Oluşan moment statordaki döner alan yönü ile
aynı yöndedir.
Motor, statordaki döner alan hızına yakın bir değere kadar hızlanır. Fakat rotor pasif mekanik
yüklenme durumlarında (genel durum) hiçbir zaman döner alan hızına erişemez. Zira erişmiş olsa,
statordaki döner alan hızı ile rotor hızı arasında v fark hız kalmaz, böyle bir durumda rotor
iletkenlerinde gerilim indüklenmez, akım akmaz, kuvvet ve moment indüklenmez. Bunun sonucunda
rotor yavaşlamaya başlar; tekrardan v fark hızı oluşur, emk indüklenir, akım akar, kuvvet ve moment
indüklenir. Rotor hızı yüke bağlı olarak bir değerde dengeyi bulur ve sürekli çalışır.
2) Döner alanın hızı nedir? Nelere bağlıdır?
Yanıt 2:
Döner alanın hızı;
: senkron hız (döner alan hızı); birimi
: şebeke frekansı (statordaki akımın frekansı); birimi
: çift kutup sayısı (Makine statoru 4 kutuplu ise, çift kutup sayısı p=2 dir; yani 2 çift kutup vardır)
Döner alan hızı şebeke frekansı ile doğru, çift kutup sayısı ile de ters orantılıdır.
2 kutuplu (p=1) bir asenkron motorun 50Hz’Lik şebekede döner alan hızı
Ülkemizin 60Hz frekanslı şebekesinde ise;
ELEKTRİK MAKİNELERİ – H8 Soru-Cevap – SAÜ | Hazırlayan Dr.Mustafa Turan
olur.
p ile döner alan hızının değişimi ise aşağıdaki tablo ile verilmiştir:
Çift kutup sayısı
50Hz için döner alan hızı
1
2
3
4
3000
1500
1000
750
3600
1800
1200
900
Asenkron motorun rotor hızı ise döner alan hızından yaklaşık olarak %5 daha küçüktür (diğer bir
deyişle nominal kayma %5 (0.05) dolayındadır)
3) Kayma nedir? Makinenin çalışma kipinin değişmesine neden olan kayma aralıkları nelerdir?
Yanıt 3:
Rotor hızının döner alan hızına göre bağıl ifadesine kayma denir. Kayma s ile gösterilir.
Asenkron motorun nominal kayması 0.05 civarındadır.
ELEKTRİK MAKİNELERİ – H8 Soru-Cevap – SAÜ | Hazırlayan Dr.Mustafa Turan
4) Asenkron motorun devrilmesi ne anlama gelir?
Yanıt 4:
Çalışan bir motorun gitgide yüklenerek, motorun üretebileceği maksimum moment olan “devrilme
momenti” değerine ulaşması halinde motor nihai kritik çalışma noktasına gelir, en ufak yük artışında
motor artık yükü süremez ve hızı sıfıra düşer. Asenkron motorun devrilme momentine kadar
yüklenmesi sonucunda oluşan bu duruma; asenkron motorun devrilmesi denir. Motor enerji altında
kalmaya devam ederse nominal akımın 10 katına kadar akım çeker ve aşırı ısınır. Devreden ayrılmaz
ise yanar.
Bazen bu durum ile şebeke geriliminin düşmesi sonucunda da karşılaşılabilir. Zira motorun ürettiği
moment uygulanan gerilimin karesi ile orantılıdır; gerilim yarı değerine düşerse moment ¼ üne düşer,
böyle bir durumda yükün değerine de baplı olarak devrilme yaşanabilir.
5) Bir asenkron motorun çektiği akım neye / hangi durumlara bağlıdır? Bu motor nominal yükü ile
işletildiği düşünüldüğünde ne zaman büyük akım çeker?
Yanıt 5:
Asenkron motorun çektiği akım ürettiği yüküne bağlıdır. Fakat daha iyi söylersek;
Sabit bir gerilimle beslenmiş asenkron motorun çektiği akım s kaymasına göre değişir.
Motor çalışmada en büyük akım, yolalma anında çekilir. Yolalma akımı, nominal akımın 4 ila 10 katı
arasında bir değerde olabilir. 10 kat akım bakır kayıplarının 100 katına çıkmasına neden olur (bakır
kayıpları akımın karesi ile orantılıdır). Bu nedenle kesikli çalışan – sık sık dur-kalk yapan motorlar çok
ısınır. Bunun için uygun soğutma sistemi ile donatılmalıdırlar yada soğuması için bir süre yüksüz
bekletilmelidirler.
6) Yolverme yöntemleri ve bunlara ilişkin bağlantı şekillerini öğrenip öğrenmediğinizi kendiniz
sorgulayınız. Burada vermeyiniz. Sadece sorunuz varsa sorabilirsiniz.
Yanıt 6:
-----(ders notlarına bakınız) -----
ELEKTRİK MAKİNELERİ – H8 Soru-Cevap – SAÜ | Hazırlayan Dr.Mustafa Turan
7) Yolverme sürecinin belirli aşamalarında motorun ürettiği momentte oluşan farklılıkların sebebi
nedir?
Yanıt 7:
Asenkron motorun bakır sargılarının direnci vardır. Sargılarda kaçak akılar da oluşur. Bu ise,
makinenin bir iç empedansının olduğu anlamına gelir. Asenkron makine şebekeden aldığı elektrik
gücünü mekanik güce dönüştürerek milden verir. Böyle bir sistem yüklenmeye bağlı akım çeker. Öyle
bir kritik yüklenme değeri vardır ki, bu değerde motorun ürettiği güç maksimum olur. Bu durum
maksimum güç transferi gereğidir. Benzer şekilde sadece bir noktada verim en büyük değerine ulaşır.
Aktarılan mekanik güç değişiyorsa;
moment de
olur ve üretilen moment iki değişen parametrenin fonksiyonu olur.
Bu nedenle motorun ürettiği momentte hıza bağlı olarak değişir:
Yolverme süreci; motorun durma anından çalışma hızına erişmesine kadar yaşanan süreç
olduğundan, motor hızlanırken motorun ürettiği moment de hıza bağlı olarak değişir.
8) Bir asenkron motora Yıldız / Üçgen yolverme yöntemi uygulandığında, motorun ilk yolalma
anında üreteceği momentlerin oranı ne olur? Yani Tyolverme (yıldız) / Tyolverme (üçgen) oranı
nedir?
Yanıt 8:
Üçgen bağlantıda ( ) ve yıldız bağlantıda ( ) bir faz sargısı üzerine düşen gerilimlerin oranı (9.
Yanıttaki şekle bakınız);
√
Üretilen moment gerilimin karesi ile orantılı olduğundan;
ELEKTRİK MAKİNELERİ – H8 Soru-Cevap – SAÜ | Hazırlayan Dr.Mustafa Turan
9) Bir asenkron motora Yıldız / Üçgen yolverme yöntemi uygulandığında, motorun ilk yolalma
anında çekeceği hat akımlarının oranı ne olur? Yani Iyolverme (yıldız) / Iyolverme (üçgen) oranı
nedir?
Yanıt 9:
Bu konu ders içerisinde geniş bir şekilde anlatılmıştır.
Bağlantı gereği (açıklaması aşağıdadır) yolverme anında akımların oranı ise;
olur.